王超行俠仗義
弦理論（以及它升級版的超弦理論）可以用來描述引力和所有基本粒子。它的一個基本觀點就是自然界的基本單元，如電子、光子、中微子和夸克等等，看起來像粒子，實際上都是很小很小的一維弦的不同振動模式。
弦理論主要試圖解決表面上的不兼容的兩個主要物理學理論：
量子力學和廣義相對論
並欲創造的描述整個宇宙的“萬物理論”
然而這項理論非常難測試，並需要對我們目前描繪的宇宙進行一些調整，也即宇宙一定存在比我們所知思維空間更多的時空維度。科學家認為這些隱藏的維度可能捲起到非常小以至於我們沒有發現它們。
但弦理論作為我們最有希望的萬有理論候選者，在低於10維的時空中根本沒有意義。
超級數學建模
首先，弦理論是另一條理論，斯坦福一位教授有講解。
你的真正的問題跟弦理論無關，本名叫做“超弦理論”。
《TED》視頻中有比較詳細的講解，首先建議你可以去看一下。
來解釋這個問題，我們先來想象一下：如果所有物質，如你我、車輛、設備、房屋、樹木乃至泥土、星球和空氣等等，這些都消失了，那麼我們的宇宙中還剩下什麼呢？
答案只有一個，就是空間。
我們很難想象出這麼一個完全空曠的環境究竟是怎樣的，因為我們所能製造出的最小的空間裡，都會時時刻刻不停有亞原子憑空出現又憑空消失。
（圖片是引用的，如果侵權，馬上刪除）
所以我們只能通過計算來提出可能的猜測，再通過粒子加速器的實驗進行排除驗證。
再假想一下：如果把一片空間無限放大呢？一百萬倍，一百萬的一百萬倍，一百萬的一百萬的一百萬倍……我們發現，空間是不能無限分割下去的，它有一個最小的結構，這就是量子化的“空間比特”。
另一個非常有趣的現象是：這種空間的最小結構，不是“平坦”的！它是一種複雜扭曲結構，可能含有高峰、波谷、甚至有“捲曲”（如管狀結構，極限情況下，可以將能量態的物質“隱藏”在其中）。證明的方法就是：利用粒子加速器將極小粒子加速到接近光速，然後相撞，在較小概率下，一部分能量會“消失”（隱藏於高維捲曲空間比特中）。
根據數學計算，最早猜測這樣的空間比特的形狀可能有5種，但根據最新的計算結果，形狀可能高達幾百萬種。而我們只能計算出每種可能形狀會“隱藏”的能量值，然後用粒子加速器撞擊，根據觀測結果進行驗證。
這樣一來，計算量極大，所以真正該理論的驗證，如果沒有運氣幫忙的話，也許只有我們的後代才能成功驗證。
所以，現代物理學中，“高維空間”特指極小物體或者空間的幾何結構的扭曲及捲曲程度。
而後，就到我們的“超弦理論”了。
在古希臘時代，包括亞里士多德在內的思想家們就在思考一個問題：一個蘋果如果無限分割，有沒有一個最小的不可分割的微粒？
歐洲和古老中國分別提出了四元素和五行說，中世紀時天主教徒們又強行加入了光明和以太（也就是黑暗）兩種元素。兩套成熟的元素說理論影響了人類幾千年，並且誕生了一群試圖將物質中“金元素”提純甚至轉化得到的人們，他們被稱為“鍊金術士”，各種不小心合成的物質和永遠瀰漫於他們身上和實驗室中的硫磺及其他化學物質的臭味，使人們認為這是一群和“魔鬼”交易的人類，當火藥從亞洲一路橫掃歐洲時，釋放“火球術”的邪惡“魔法師”和巫師們都成了教會的打擊目標。
直到拉瓦錫第一次發現，參與反應的物質的質量總是成一個特定比例，質量守恆的思想和原子論的啟蒙終於在愚昧的人類中誕生了。可惜偉大的法蘭西共和國宣稱“法蘭西不需要化學家”，於是一顆最偉大的化學家的頭顱就被他們砍掉了。
道爾頓在其基礎上最終提出了原子論。
湯姆遜發現了電子……
於是一場發現亞原子的革命在19-20世紀展開了。我們發現了質子、中子，最終發現了夸克。
看起來很完美，我們似乎已經發現了物質的最小組成了。但愛因斯坦究其一生的試圖尋找一種統一物理學的“統一場論”的努力，最終以失敗而告終。我們的物理學在最大以及最小的尺度上演變成為了兩個完全不同的物理學體系。這是荒謬的！因為所有星系最終還是由這些極小的微粒所組成的呀，怎麼可能出現完全不同的物理學體系來進行描述？
於是，我們的物理學家們，並沒有把愛因斯坦的努力當成玩笑。而是投身進入高能物理實驗室，開始尋找一個真正的“萬有理論”。
而其中一種解釋，就是超弦理論。
前面說到：空間是由最小的高維（複雜幾何結構）的空間比特所構成的。那麼微粒是如何形成的呢？
數學家們提出了一種新思想，那就是微粒的最基本構成形態，實際上是光。沒錯，就是我們所知的光。
在一個空間比特里，有這樣一束成環形的閉合“小光圈”被束縛在了這樣的空間裡，它沿著空間的結構扭曲，並且成一定頻率和形狀進行“振動”，這樣的光，可能有4種。它們沒有形狀，只是被束縛在了空間中，沿著空間的形狀扭曲分佈並且規律振動，形成一種“超弦結構”。這樣的超弦，共同組成了我們宇宙中的所有微粒，最終組成了我們整個宇宙。
所以，雖然超弦理論中所描述的基本微粒是“光”，但實際上描述的是量子化的空間比特的幾何形狀。而對這些空間比特進行描述時，只能在10維以上的空間構型方程組中進行計算和描述。所得結果只是可能猜測，需要通過高能粒子撞擊中從我們的維度中消失的能量大小來進行驗證。
萬物組成的基本元素是光，這的確是最意外的一個可能答案。
化學興趣者
非常感謝小夥伴“王超行俠仗義”的信任和邀請。
雖然您所提的問你題已經超出了我一個物理系本科生的能力範圍之外了，但是我仍然希望能用自己瞭解的一鱗半爪，對這個問題進行一下解答。
一、弦理論的前世
量子力學和相對論是現代物理學的兩大基石。其中發展最為迅速的是量子力學，然而量子力學在發展過程中遇到一個最大的問題就是引力，到現在引力的量子化工作也沒完成，換成咱們都明白的意思就是大統一理論或者說是大統一模型沒有建立起來。無數的科學界大牛，倒在了前進的路上，直到今天也只是一個半經典的的公式。
二、引力量子化的困境
瞭解量子力學的人都知道，量子力學是用算符來描述的，所謂的引力量子化，就是把度規看做是算符，然後利用度規及其共軛的動量算符的對易關係來決定它們。在量子力學和量子場論中的對易關係是同時關係，所以引力場的量子化算符必然要定義在時空的類空間隔上。然而，要想知道兩點的間隔是否類空，就必須首先知道該處的度規張量的真空期待值算符應該是由量子引力算符來決定的，而建立這個算符又必須先知道度規的預期值，理論就陷入了邏輯循環。
第二個引力量子化的困難是，引力場量子化之後不能重整化，成為“發散”的理論。
三、彎曲時空量子場論
在沒有解決引力量子化的困境之前，科學家們也並不是什麼都做不了。現在物理學家們可以使用的理論是“彎曲時空量子場論”。這個理論是一個從經典引力到量子引力的過渡理論，在理論中，引力場沒有量子化，仍然看作是連續的彎曲時空，而物質場（電磁場、電子場）是量子化的。可以說，現在這個理論還是很靠譜的，它是廣義相對論和量子場論的結合。當然了這種結合是不自然的。這個理論有點像波爾的量子理論，或者是二次量子化之前的量子力學；物質量子化了，但電磁場卻沒有，電磁場仍看作是連續的場，不看成光子。但是，在引力量子化沒完成之前，這個理論也是可以解決很多問題的，比如目前對黑洞和早期宇宙的研究成果，都是基於這個理論。
四、弦理論的誕生
我們前面說過引力場量子化之後不能重整化，變成了一個“發散”的理論，科學家們為了解決這個問題設計了種種方案，弦理論就是在這樣的背景下誕生的。比如超引力、圈量子引力、超弦等其實都是試圖客服這個困難而誕生的。1968年，Gabriele Veneziano希望能找能描述原子核內的強作用力的數學公式，然後在一本老舊的數學書裡找到了有200年之久的歐拉公式（Euler's Function），這公式能夠成功的描述他所要求解的強作用力。然而進一步將這公式理解為一小段類似橡皮筋那樣可扭曲抖動的有彈性的“線段”卻是在不久後由Leonard Susskind(李奧納特·蘇士侃)所發現，這在日後則發展出“弦理論”。
五、為什麼弦理論會受到科學家的重視並寄予厚望
熟悉和關注科學發展的小夥伴們都知道，其實現在弦理論這項理論非常難測試，還缺乏很多真正意義上的實驗證據支持。並需要對我們所描繪的宇宙進行一些調整，也即宇宙一定存在比我們所知的四維空間更多的時空維度 。科學家認為這些隱藏的維度可能捲起到非常小以至於我們沒有發現它們 。然而這並沒有澆滅物理學家們對弦理論的熱情，這主要是因為，弦理論主要試圖解決表面上的不兼容的兩個主要物理學理論——量子力學和廣義相對論——並欲創造的描述整個宇宙的“萬物理論” 。當然了，上帝粒子（希格斯粒子）的發現，對於弦理論來說是一個重大的利好。
通過前面的介紹，我相信小夥伴們已經瞭解了弦理論的前世今生，並對弦理論一定是充滿著無限美好的期待吧。如果您喜歡這類的話題，喜歡科學，您可以關注我的賬號，我將不斷為大家提供更多優質的科普文章。歡迎點贊、評論和轉發，讓我們共同為科學的發展貢獻自己的力量。
郭哥聊科學
【是誰提出弦理論的？】
1968年，一個偶然的發現，解開了物理世界的這個謎團。
韋內齊亞諾（Gabriele Veneziano）偶然在一本數學書上發現了一個叫做“歐拉β函數”的東西。
這個函數能夠準確描述 強核力4粒子散射模型，後來被稱為韋內齊亞諾模型（Veneziano model）。
但他當時並不太清楚這個數學方程究竟是什麼意義。在他之後Leonard Susskind和Holger Nielsen 等人詳細分析了該數學方程，他們發現方程可以描述振動的弦。因此，弦理論完全是研究強核力的一次意外發現。
弦理論預言宇宙是26維度，這直接導致了弦理論胎死腹中。（26維，莫說科學家，就是常人也難以相信啊）
直到超弦理論的出現（之前的弦論被稱為玻色弦論），成功將宇宙維度降低至10維，並預言了“引力子”，引發了理論物理學界的研究熱潮！
瘋狂的探索後，人們留下了5種弦理論
它們都能自圓其說，卻各自為政，互相獨立。這些理論到底哪一個才是正確的呢，物理學家們一頭霧水。
很快，大部分人就重新回到了自己的工作崗位，超弦理論又被扔到了一邊……
到了1995年，南加州大學召開了超弦會議，威滕的發言喚醒了沉睡十多年的超弦理論。他利用對偶性統一了5種弦理論，證明了這5個留下來的弦理論本質上都是相同的！
在威滕的理論裡，原本10維的弦多了一個維度，成為了11維。
簡單來說，就像是一張紙只有2維，可當許多紙疊放在一起後，就出現了一個新的維度。威滕的理論也是如此，當許多弦疊放在一起的時候，就出現了第11維
威滕的報告，一下子驅散了超弦理論的陰霾。被冷落了十多年的超弦理論又重新被碰上了神壇，成為了目前解釋自然界最佳的工具！
除此之外，威滕還推測出一個理論
他認為還存在一個統一的理論尚未被發現。他給這種理論命名為M理論，而這個理論可能是宇宙物理理論最根本的基礎。英國物理學家霍金在他的著作《大設計》中，認為M理論可能是宇宙的終極理論！
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物理學沒有物理直覺，理論不免陷於瞎猜。愛因斯坦由於應用黎曼幾何的巨大成功，之後搞物理的大家都變成數學家了，包括楊振寧（世紀七大數學難題就有一個是楊振寧的），量子論後續都成為微分幾何學家了，但多少在物理上還能預言一些成果（代價很大，巨型對撞機）。弦理論是其合理的推廣還是妄想，現在無法驗證（無法達到其能級）。
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廣義相對論解釋了引力如何在宏觀宇宙中發揮作用。它講述了行星軌道恆星的方式和原因，以及這些恆星如何圍繞銀河系運行等等。該理論認為引力不是實際的力，而是普通牛頓物理學所預測的時空的幾何失真。物理學家和天文學家經常使用相對論進行觀察和驗證的預測。
量子力學解釋了微觀宇宙。它給出了原子，電子和其他亞原子粒子以及它們如何相互作用的數學描述。與可以被描述為平滑且可預測的大型世界不同，量子世界非常奇怪和混亂。
科學家們長期以來一直試圖合併這兩種理論，因為在某些情況下會出現問題和不一致，這些問題表明兩種理論都沒有得到所有答案。以一個黑洞為例。黑洞非常密集和巨大，但非常小。由於極端的重力，所有質量被壓縮成一個稱為奇點的小體積。我們是否使用相對論來解釋黑洞，因為它包含如此多的質量或量子力學，因為它太小了？
那就是問題所在。科學家們無法避免同時使用廣義相對論和量子力學。但是當他們試圖這樣做時，他們卻得不到答案。他們開始提供毫無意義的無意義預測和答案。物理定律剛剛破裂。
弦理論 - 最初被稱為“超弦理論” - 是一個術語，用於描述一組非常密切相關的基本粒子及其相互作用的數學模型。弦理論試圖將宇宙中的四種力 - 電磁力，強核力，弱核力和引力 - 統一為一個統一的理論。該理論試圖將量子力學和廣義相對論結合起來，以便科學家能夠在任何地方或時間，無論大小，都能在不破壞的情況下，在所有尺度上理解宇宙。
弦理論通過拒絕亞原子粒子是點狀的觀點來做到這一點; 相反，它們是微小的振動能量，稱為弦。弦理論的弦是難以想象的小。平均字符串估計約為10 ^ -33釐米長。單個弦的大小非常小，以至於我們可能在基本粒子上執行的任何實驗都不會顯示出它的弦狀性質 - 它看起來就像科學家所熟悉的點粒子一樣。
在弦理論中，已知的基本粒子不再被描述為無量綱的數學點對象，而是被描述為擴展的一維對象（因此稱為“弦”）。這些對象可以是行的開放位或閉合成循環。
這些字符串不是“由”構成的：它們是物質的基本組成部分。由於琴絃的尺寸有限，因此可以振動。據說這些弦以不同的速率振動。這些“音符”或振動頻率是產生夸克和原子的不同特性的原因。根據該理論，所有已知的自然粒子只是弦的不同振動模式。因此，弦是唯一真正的“基本”粒子。一種特定類型的振動可以產生μ子，而另一種代表電子。通過改變琴絃的振動，可以產生不同的顆粒。
通過用極小的振動能量替換那些點狀亞原子粒子，科學家們開闢了一個通向宇宙的窗口，相對論和量子力學不能; 一扇窗戶可以讓我們深入瞭解量子尺度上的引力，黑洞甚至宇宙本身的誕生。
有一個問題。對於字符串理論在數學上是一致的，他們需要描述超過我們熟悉的四個維度的字符串。假設弦理論是正確的自然理論，那麼這些額外的維度顯然必須隱藏在我們檢測它們的能力之外。一般的假設是它們是“緊湊的” - 尺寸如此之小，以至於我們的日常經驗只能揭示我們生活的四個大的（空間中的三個，一個時間）。這是一個十維世界，有些人在微觀層面蜷縮，有些“大”維度被我們認為是“真實的”。
幾位理論家參與了弦理論的發展一些最早和最重要的理論家是Gabriele Veneziano（意大利物理學家），Andre Neveu和Joel Scherk（法國物理學家），John Schwarz和Pierre Ramond（美國物理學家）。
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當有人認為思維方式像弦一樣，通過神經節點和突觸之間的生物電作用產生智能識別，並因此把感受和認識綜合在大腦溝回和腦幹周圍的區域時，這種理解可以延伸擴展到宇宙運行的狀態和模式來使人理解和分析時空存在的狀態和作用時，並不能因此而概括主觀意識之外的世界就是我們想象中的樣子，那樣的理論構建和有侷限的科學探索發現還遠遠不能作為宏觀尺度存在的依據和結論，永恆的能量之海是宇宙整體的循環，人類在地球上的有生之年裡，仍有大量的事情兒要做，而這些事情說三遍也未必就是定論，只是某個尺度下適用於我們，而不能給宇宙下結論，我們應該懷著謙虛謹慎，質樸踏實的步伐，在現有科學依據的基礎上，進一步探索發現，開拓思路，身體力行，藉助以往數世紀的典籍和科技數據，推翻已有程式的理解，用心眼去考量太大的存在，由自身原因去認識，體會自然，再看向宇宙深空，不離開本土的生存空間去荒蕪的想象構建理論體系，要立足現實，對比時空體的廣袤無垠，走出實踐真理和精神，思想結合的論點來，只有都和樸素物質基礎的辯證思維，才是實踐活動和真理總結的正確方向，朝著準確和實事求是，不拘泥細節形式的多角度考慮去理解認識世界，必將把人類帶向終極目標，我們和存在的意義，宇宙和地球，人類的關係，將有一個更清晰和準確的理解。
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弦理論，通常被稱為“萬物理論”，是一門相對年輕的科學，包括超弦、膜和額外維度等不尋常的概念。科學家們希望弦理論將解開宇宙最大的謎團之一，即重力和量子物理學是如何結合在一起的。
弦理論是一項正在進行研究中的工作，所以試圖確定科學到底是什麼，或者它的基本要素是什麼，可能有點棘手。弦理論的主要特徵包括:
我們所處宇宙中的所有物體都是由振動的細絲(弦)和能量膜(膜)組成的。
弦理論試圖調和廣義相對論(重力)和量子物理學。
一個新的連接(稱為超對稱性)存在於兩種根本不同類型的粒子之間，玻色子和費米子。
宇宙必須存在幾個額外的(通常不可觀察的)維度。
根據將來證明哪些理論有價值，弦理論還有其他可能的特徵。可能性包括:
弦理論解決方案的景觀，允許可能的平行宇宙。
全息原理，說明空間中的信息如何與該空間表面的信息相關聯。
人擇原理，即科學家可以利用人類存在的事實來解釋我們宇宙的某些物理性質。
我們的宇宙可能“卡”在一個薄膜上，允許對弦理論進行新的解釋。
其他原則或特徵，等待被發現。
儘管弦理論是一門年輕的科學，但它已經取得了許多顯著的成就。以下是弦理論歷史上的一些里程碑事件:
1968年:加布裡埃萊·威尼齊亞諾最初提出了雙共振模型。
1970年:當物理學家將威尼齊亞諾的模型解釋為描述一個振動弦的宇宙時，弦理論就誕生了。
1971年:超對稱性被納入，創造了超弦理論。
1974年:弦理論被證明需要額外的維度。超弦理論中發現了一個類似引力子的物體。
1984年:當超弦理論中沒有異常現象時，第一次超弦革命就開始了。
1985年:發展了異源弦理論。卡拉比-尤歧管被顯示為壓縮額外的尺寸。
1995年:愛德華·威滕提出運動理論作為超弦理論的統一，開始了第二次超弦革命。
1996年:弦理論被用來分析黑洞熱力學，與其他方法的早期預測相匹配。
軍機處留級大學士
弦理論是解釋微觀的已知，而量子理論是解釋宏觀的已知。這裡的宏觀代表所有粒子，人物，天體。
量子是一種計量單位，也是研究這些粒子，人物，天體規律的學科。他們的規律也可以成為一個個量子。也就是說量子是一些已知存在，量子理論是涉及探尋生命體絕對存在的物理學分支。包括研究時間、空間、質量等。
弦指的是生命體構成的物理學分支，相對而言，量子理論更值得人們思考，因為絕對存在即代表秩序，也就是存在生和滅，也就是研究出絕對秩序時有一些人會滅亡。而研究生命體構成的學科——弦理論，是挽救即將滅亡的生命，讓其自身打破秩序，重新構建秩序的過程。但秩序是不可辱的，而打破即是一種侮辱，秩序的執法者會嚴格的追究其相關責任。但是秩序以破，執法者會用更大更廣更深的秩序來制裁。研究的內容包括熱力、光強、電能等。
而弦理論自相矛盾，那自然更多人會選擇研究量子理論，也就是探尋更大更廣更深的秩序是什麼。
弦理論和量子理論是物理學兩大瑰寶，有點像太極陰面相互平衡制約，陽面又互相扶持發展，二者又相互融合且不可兼得。而研究陰面會帶來希望，陽面又會帶來絕望。絕望中又有希望，希望中也有絕望。
要單獨說弦的話，弦代表能量，代表作用力場，代表光和壓力的來源（以太）。代表兩個物體相互作用的開始到結束。與量子理論的單一性不同，弦理論更深奧一些。它研究的是為什麼會有一加一，一加一為什麼等於2這個結果，而二又為什麼是一加一，一怎麼加一能等於二，以及什麼情況下一加一等於一，一加一會產生什麼，消滅什麼（天體視角）等問題。
而弦理論研究的就是一個聯繫，研究的就是遠近怎麼聯繫，近遠又怎麼聯繫。就是已經糾纏在一起的兩個量子如何糾纏，怎麼糾纏。用什麼辦法能讓量子糾纏。等等……
用戶73351189947
弦理論非常玄，它只存在於人類的想象當中，人類現在還沒有技術去研究證實。量子理論雖然也很玄，但現在人類卻有很多實驗手段可以研究它，而且實驗不斷有新的發現，量子的行為顛覆人類對世界認識，從而吸引越來越多人參與量子研究與討論，讓他成為現在最熱門的科學。
弦理論與量子理論是不同世界的物理理論，弦理論描述的是一個純能量的世界，量子理論描述的是粒子世界能量運動的規律。它們可以同時存在，而且互相影響。所以弦理論與量子理論不衝突，不是非此即彼關係。
我不是弦理論的支持者，但我倡導正弦理論。
